Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем
Волноводы, их назначение и виды: однородный, с сосредоточенной на конце массой. Концентраторы упругих колебаний, ограничения при проектировании и виды: ступенчатый, экспоненциальный, конусный, катеноидальный, каплевидный, их преимущества и недостатки.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.01.2009 |
| Размер файла | 168,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Кафедра электронной техники и технологии
РЕФЕРАТ
На тему:
«Расчет и проектирование пассивных элементов
колебательных систем»
МИНСК
2008
Волноводы
Волноводы - стержни или трубки постоянного сечения, связывающие преобразователь с нагрузкой. В качестве нагрузки может быть концентратор, преобразователь колебаний, инструмент или технологическая среда. Волновод как согласующий элемент может быть включен в любое место этой цепочки.
Назначение:
1. Согласование механического сопротивления внешней нагрузки (инструмента, технологической среды) с внутренним сопротивлением активного элемента.
2. Крепление колебательной системы в технологической машине или другом устройстве.
Любой волновод характеризуется величиной затухания, добротностью, коэффициентом усиления, резонансной длиной и сдвигом фаз на резонансной частоте.
Волновод однородный
Рисунок 1 - Волновод однородный.
lp - резонансная длина волновода;
d1 - диаметр волновода (при другом сечении размеры определяющие поперечную площадь волновода).
, (1)
где с - скорость звука в материале волновода, м/с,
f0 - резонансная частота излучателя, Гц,
n=1, 2, 3… - целое число.
Сдвиг фаз: .
Волновод с сосредоточенной на конце массой
Рисунок 2 - Волновод с сосредоточенной на конце массой
При и ,
(2)
, (3)
где ц - сдвиг фаз на торцах волновода;
k0 - волновое число.
Волновод с сосредоточенной массой в любой точке
Рисунок 3 - Волновод с сосредоточенной массой в любой точке.
При условии, что и ,
где f0 - резонансная частота колебательной системы;
fp- резонансная частота волновода.
(4)
Ввиду того, что механические потери в преобразователе (активном элементе) больше, чем в концентраторе, частоту концентратора выбирают ниже, а частоту пакета выше резонансной частоты колебательной системы.
Таблица 1 Добротности некоторых материалов на частоте f0 = 20,0 кГц.
|
Материал |
Ст45 |
Сталь 25НВА |
Сплав ВТ-1 |
Латунь Л59 |
Алюминий |
Медь |
|
|
Добротность, Q |
8000 |
6300 |
22000 |
13000 |
10000 |
6300 |
Концентраторы упругих колебаний
Концентраторы упругих колебаний - служат для усиления колебаний преобразователя (трансформаторы скорости), для трансформирования сопротивления механической нагрузки (среды) до значения близкого к оптимальному внутреннему сопротивлению активного элемента (трансформаторы сопротивлений, а также для преобразования одного вида колебаний в другой).
Поглощение энергии упругими средами описывается уравнением
, (5)
где I0 - подводимая энергия;
I - энергия на выходе устройства;
X - акустическая длина пути в устройств;
бП - коэффициент поглощения акустической энергии в среде.
Если энергия рассеивается в основном в виде тепла, то для некоторых материалов коэффициент поглощения акустической энергии можно оценить из таблица 2
Таблица 2 Коэффициент поглощения для некоторых материалов.
|
Материал |
Al |
Mg |
Fe |
Ст |
Cu |
|
|
бП |
0,015 |
0,067 |
0,18 |
0,2…0,6 |
1,1 |
Ограничения при проектировании концентраторов
Ввиду того, что потери акустической энергии в преобразователе больше, чем в пассивном элементе, частоту пассивного элемента выбирают ниже резонансной f = (0,8…0,9)f0, а частоту преобразователя выше резонансной f = (1,1…1,2)f0.
Максимально допустимые амплитуды смещения на торце концентратора, исходя из усталостной прочности, не должны превышать (в мм):
- у ступенчатых ;
- у конусного ;
- каплевидного ;
у-1р - усталостная прочность материала (кгс/мм2).
Для:
Ст. 10 160…220 МПа
Ст. 20 200…250 МПа
Ст. 45 250…340 МПа
40 Х 320…380 МПа
40 ХНМА 500…700 МПа
D 16 115…120 МПа
ВТ 3-1 480…500 МПа
Различают следующие основные типы концентраторов: ступенчатый, экспоненциальный, конусный, катеноидальный, каплевидный.
Ступенчатый концентратор
Рисунок 4 - Ступенчатый концентратор.
(6)
Преимущества:
1. Прост в расчете и изготовлении.
2. Обеспечивает большой коэффициент усиления.
Недостатки:
1. Низкая механическая прочность в местах перехода.
2. Острая чувствительность к нагрузке.
Экспоненциальный концентратор
Рисунок 5 - Экспоненциальный концентратор.
(7)
Преимущества:
1. Обеспечивает высокий коэффициент усиления.
2. Устойчив к нагрузке.
3. хорошо просчитывается.
Недостатки:
1. Сложен в изготовлении.
Конусный концентратор
Рисунок 6 - Конусный концентратор.
(8)
Преимущества:
1. Устойчив в работе.
2. Прост в изготовлении.
Недостатки:
1. Коэффициент усиления меньше чем у двух первых.
Катеноидальный концентратор
Рисунок 7 - Катеноидальный концентратор.
,(9)
где v - наименьший положительный корень уравнения,
.
Каплевидный концентратор
Рисунок 8 - Каплевидный концентратор.
Состоит из трех частей. Участки 1 и 3 представляют собой части обычного ступенчатого концентратора. На участке 2 механическое напряжение максимальное и постоянное по величине.
(10)
Преимущества:
1. Высокий коэффициент усиления.
2. Простой расчет.
3. Устойчив в работе.
4. Высокая равномерность механических напряжений.
Недостатки:
1. Относительно сложный в изготовлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов /О.В.Алексеев, А.А.Головков, И.Ю.Пивоваров и др.; Под ред. О.В.Алексеева. - М.: Высш. шк., 2000. - 479 с.
2. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник/ А.П. Достанко, В.Л.Ланин, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев; Под общ. ред. А.П. Достанко. - Мн.: Выш. шк., 2002
3. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/ Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио, 2000.
Подобные документы
Ультразвуковая колебательная система (УЗКС). Продольные и поперечные деформации в нулевой продольной волне. Сдвиговые деформации в нулевой крутильной волне, в изгибной волне. Типы упругих колебаний. Полуволновые колебательные системы с преобразователем.
реферат [2,0 M], добавлен 16.10.2008Сущность и принцип работы сглаживающих фильтров. Классификация и виды. Величины, которые характеризуют качество фильтра. Расчет коэффициента сглаживания. Проектирование активных и пассивных сглаживающих фильтров: достоинства, недостатки, применение.
реферат [358,8 K], добавлен 10.02.2009Особенности построения генераторов на основе цифровых интегральных схем. Использование усилительных свойств логических инверторов для обеспечения устойчивых колебаний. Расчет активных и пассивных элементов схемы мультивибратора на логических элементах.
курсовая работа [188,5 K], добавлен 13.06.2013Генератор гармонических колебаний - устройство, без постороннего возбуждения преобразующее энергию источника питания в энергию гармонических колебаний. Проектирование элементов электрического генератора гармонических колебаний на операционном усилителе.
контрольная работа [74,1 K], добавлен 10.11.2010Ультразвук. Общие сведения. Фронт волны. Фазовая скорость. Отношение давления к колебательной скорости. Коэфициент стоячей волны. Коэффициент бегущей волны. Энергия упругих колебаний. Плотность потенциальной энергии. Общая плотность энергии бегущей волны.
реферат [185,4 K], добавлен 12.11.2008Классификация физических явлений и эффектов, применяемых при конструировании устройств получения первичной измерительной информации. Виды упругих элементов. Расчет чувствительного элемента датчика давления и первичного измерительного преобразователя.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.04.2012Расчет усилителя на биполярном транзисторе. Проектирование генератора гармонических колебаний на основе операционного усилителя с использованием моста Вина. Расчет параметров каскада по полезному сигналу. Подбор элементов схемы для источника питания.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 29.04.2014Виды и способы резервирования как метода повышения надежности технических систем. Расчет надежности технических систем по надежности их элементов. Системы с последовательным и параллельным соединением элементов. Способы преобразования сложных структур.
презентация [239,6 K], добавлен 03.01.2014Оптические явления на границе раздела двух сред. Полное внутреннее отражение. Оптические волноводы. Особенности волноводного распространения. Нормированная переменная. Прямоугольные волноводы. Модовая дисперсия. Системы волоконно-оптической связи.
контрольная работа [65,3 K], добавлен 23.09.2011Проблема генерирования колебаний в субмиллиметровом диапазоне радиоволн. Ламповые и полупроводниковые генераторные приборы, резонансные устройства, волноводы; канализация энергии. Распространение, военные и гражданские применения радиотехнических систем.
дипломная работа [988,6 K], добавлен 13.01.2011
